Integrative Werkstoff- und Prozesssimulation

Die integrative Werkstoff- und Prozesssimulation ist ein Werkzeug zur modellgestützten virtuellen Produkt- und Prozessentwicklung. sie unterstützt so die Generierung von werkstoff- und prozessbezogenen Daten zur Schaffung eines digitalen Zwillings. Damit ist die integrative Werkstoff- und Prozesssimulation ein Enabler des Internet of Production. Die integrative Werkstoff- und Prozesssimulation kombiniert rechnergestützte Modelle entlang von Prozessketten und Modellskalen und fokussiert auf die Werkstoffmikrostruktur als Träger der Eigenschaften eines Bauteils. Die Zielsetzung bei der Anwendung der integrierten Werkstoff- und Prozesssimulation ist es, erhebliche Kosten- und Zeiteinsparungen durch die frühzeitige Analyse virtueller Modelle zu erzielen. Dadurch können Unternehmen agil auf Marktanforderungen reagieren. Die integrative Werkstoff- und Prozesssimulation sowie grundlegende Konzepte der Skalenkopplung und der Modellierung der Werkstoffmikrostruktur werden anhand konstituierender Elemente wie z.B. dem virtuellen Labor sowie der Skalenkopplung mittels repräsentativer Volumenelemente (RVE) eingeführt und mit Hilfe von Beispielen aus Industrie und Wissenschaft verdeutlicht. Im Weiteren werden die Auswirkungen auf die industrielle Praxis im Kontext der integrativen Werkstoff- und Prozesssimulation skizziert und die organisatorischen Aspekte angesichts der beteiligten Unternehmensfunktionen Produktentwicklung, Werkstoffentwicklung, Produktionsentwicklung und elektronische Datenverarbeitung beleuchtet. Aus der industriellen Perspektive wird erläutert, wie die integrative Werkstoff- und Prozesssimulation zur Reduzierung von Entwicklungszeiten und -kosten beiträgt. Anschließend wird eine Einordnung der integrativen Werkstoff- und Prozesssimulation in den Kontext des Internet of Production und damit in das Leitbild des Aachener Werkzeugmaschinen Kolloquiums diskutiert.

Integrated Computational Materials Engineering (ICME) is a tool for model-based virtual product and process engineering. Furthermore, ICME supports the generation of material and process related data required for digital twins. Therefore, ICME is an enabler of the Internet of Production. ICME combines computational models throughout process chains and links model scales from atomistic to component level. It focuses on the microstructure as the carrier of the properti es of materials. It is the aim of the application of ICME to reduce coast and time for advanced engineering problems through the early analyses of virtual models and therefore allow agile responses to changing market demands. The contribution introduces essential concepts of scale coupling and microstructure modelling. Constitutive elements of ICME such as virtual labs and the representative volume element (RVE) are introduced and illustrated by means of examples from industry and the scientific environment. Furthermorde, the impact on industrial practice in the context of ICME is sketched and the organizational aspects with respect to the involved corporate functions such as product-, material-, process engineering and IT are discussed. From an industrial point of view, it will be elucid ated how ICME will contribute to the reduction of engineering costs and required time. Concluding, the contribution discusses the assignment of ICME into the context of the Internet of Production and therefore the overall topic of the Aachener Machine Tool Colloquium.